Reflex ohne Chip: Roboter hat Kniesehnenreflex aus reiner Mechanik

Ein Roboter in Japan zeigt den Kniesehnenreflex, den wir vom Klopftest beim Arzt kennen – und das ganz ohne elektronische Sensoren, ohne Schaltkreise und ohne Rechner, der die Reaktion berechnet. Der Reflex steckt allein in der Mechanik. Gebaut hat ihn ein Team um den Robotikforscher Dai Owaki an der Tohoku-Universität in Sendai.

Das klingt nach einer Spielerei aus dem Labor. Dahinter steckt aber eine Frage, die für Roboter der Zukunft wichtig werden könnte: Muss wirklich jede schnelle Reaktion durch einen Computer laufen?

Was beim Klopftest im Knie passiert Beim Arzt sitzt man, und mit einem kleinen Hammer wird kurz auf die Sehne unterhalb der Kniescheibe geklopft. Dadurch wird der große Streckmuskel vorn am Oberschenkel einen Moment lang gedehnt. Er zieht sich daraufhin zusammen, und das Knie streckt sich.

Möglich machen das die Muskelspindeln. Das sind winzige Fühler, die in den Muskeln liegen und ständig messen, wie lang der Muskel gerade ist und wie schnell sich diese Länge ändert. Wird der Muskel plötzlich gedehnt, melden die Spindeln das über schnelle Nervenfasern ans Rückenmark. Dort wird das Signal direkt auf die Nervenzellen umgeschaltet, die denselben Muskel anspannen. Weil der Weg so kurz ist, geht das sehr schnell.

Im Alltag hilft dieser Dehnungsreflex, die Spannung der Muskeln an wechselnde Gelenkstellungen anzupassen. Und der Körper kann sogar einstellen, wie empfindlich die Muskelspindeln reagieren.

Der Reflex aus reiner Mechanik Genau dieses Prinzip hat das Team aus Sendai nachgebaut. Es arbeitet mit sogenannten muskuloskelettalen Robotern: Maschinen, die wie ein Körper aus Skelett und künstlichen Muskeln aufgebaut sind. Reflexe werden in solchen Robotern bisher kaum genutzt, schreiben die Forschenden, weil sie aufwendige elektronische Sensoren und Steuerungen brauchen.

Ihr Reflexmodul kommt ohne all das aus. Es erkennt rein mechanisch, wenn ein künstlicher Muskel über eine eingestellte Grenze hinaus gedehnt wird, und zieht ihn daraufhin von selbst zusammen. Messen, Entscheiden und Bewegen stecken also im Bauteil selbst. Wie bei der Muskelspindel lässt sich auch hier verstellen, ab wann der Reflex auslöst.

Zwei Dinge hat das Team damit gezeigt. Erstens bildete das Modul im Roboter den Kniesehnenreflex nach. Zweitens kombinierten die Forschenden den mechanischen Reflex mit einer übergeordneten Steuerung, die die Auslösegrenze je nach Phase der Bewegung verstellt. So erzeugte der Roboter eine Gehbewegung auf zwei Beinen. Das Team beschreibt das Gehen als Verhalten, das aus diesem Zusammenspiel entsteht.

Im Fachaufsatz bezeichnen die Forschenden ihre Arbeit als erste Umsetzung eines Reflexes, der auf die Muskellänge reagiert. Unabhängig geprüft ist dieser Anspruch bisher nicht. Owaki erklärt den Gedanken dahinter so: Lebewesen erzeugten komplexe Bewegungen durch das Zusammenspiel von Körper und Umgebung. Baue man Reflexe direkt in die Mechanik eines Roboters ein, ließen sich einfachere Maschinen bauen, die sich ohne aufwendige elektronische Steuerung bewegen.

Wie weit die Erfindung ist Das Ergebnis ist Grundlagenforschung und steht noch ganz am Anfang. Erschienen ist der Fachaufsatz im Oktober 2026 in der Zeitschrift Advanced Intelligent Systems, verfasst von Shunsuke Koseki, Mitsuhiro Hayashibe und Dai Owaki. Alle Ergebnisse stammen bisher aus der Arbeit dieses Teams.

Vieles bleibt offen. Die Veröffentlichungen der Hochschule nennen keine Zahlen zur Gehleistung, also weder Tempo noch Strecke noch wie stabil der Roboter läuft. Offen bleibt auch, ob er frei oder gestützt ging und mit welcher Art künstlicher Muskeln er arbeitet. Ganz von allein läuft der Roboter zudem nicht: Für das Gehen braucht er die übergeordnete Steuerung, die die Auslösegrenze verstellt.

Die Forschenden sehen in ihrem Ansatz eine Grundlage für Roboter dieser Bauart, die einfacher aufgebaut sind, weniger Rechenleistung brauchen und weniger Strom verbrauchen. Als Nächstes wollen sie mechanische Reflexmodule mit möglichst wenig Elektronik verbinden, um Roboter mit deutlich mehr künstlichen Muskeln zu bauen. Konkrete Produkte oder Einsatzgebiete nennen sie nicht.

Das nimmst du mit Der Klopftest beim Arzt prüft einen eingebauten Längenmesser: Der Muskel merkt seine eigene Dehnung und spannt sich an. Nicht jede schnelle Reaktion braucht ein Gehirn oder einen Rechner – bei uns läuft der Reflex über das Rückenmark, beim Roboter aus Sendai über reine Mechanik. Noch ist es ein Laborergebnis: ein nachgebauter Reflex und eine Gehbewegung auf zwei Beinen, aber noch kein Roboter für den Alltag. Zum Weitererzählen In Japan haben Forschende einem Roboter einen Kniesehnenreflex eingebaut, der ganz ohne elektronische Sensoren und Chips funktioniert – allein durch Mechanik.